DE102021119484A1 - Cell holder for holding battery cells and cell module - Google Patents
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Abstract
Zellhalter (1) zum Halten zylindrischer Batteriezellen (2), vorzugsweise zur Verwendung in einer Traktionsbatterie für Elektro- oder Hybridfahrzeuge oder Fahrzeuge mit Brennstoffzellen, wobei der Zellhalter (1) aufweist: mehrere Halteabschnitte (10), die jeweils einen Boden (11) sowie Seitenwände (12) aufweisen und so jeweils einen Abschnitt ausbilden, der eingerichtet ist, um eine Grundfläche (2a) und zumindest abschnittsweise eine Mantelfläche (2b) je einer Batteriezelle (2) aufzunehmen und zu fixieren; wobei die Seitenwände (12) der jeweiligen Halteabschnitte (10) umfassen: zumindest eine Kontaktfläche (12a), die in einem Kontaktbereich zur Batteriezelle (2) im Wesentlichen senkrecht zum Boden (11) angeordnet und eingerichtet ist, um bei eingesetzter Batteriezelle (2) mit einem Abschnitt einer Mantelfläche (2b) der Batteriezelle (2) in einem flächigen oder linienförmigen Kontakt zu stehen, und zumindest einen verformbaren Kontaktabschnitt (12b), der eingerichtet ist, um sich beim Einstecken der Batteriezelle (2) in den entsprechenden Halteabschnitt (10) zu verformen.Cell holder (1) for holding cylindrical battery cells (2), preferably for use in a traction battery for electric or hybrid vehicles or vehicles with fuel cells, the cell holder (1) having: a plurality of holding sections (10), each having a base (11) and Have side walls (12) and thus each form a section which is set up to accommodate and fix a base surface (2a) and at least sections of a lateral surface (2b) of each battery cell (2); wherein the side walls (12) of the respective holding sections (10) comprise: at least one contact surface (12a), which is arranged in a contact area to the battery cell (2) essentially perpendicularly to the base (11) and is set up to, when the battery cell (2) is inserted to be in planar or linear contact with a section of a lateral surface (2b) of the battery cell (2), and at least one deformable contact section (12b), which is set up to move when the battery cell (2) is inserted into the corresponding holding section (10 ) to deform.
Description
Technisches Gebiettechnical field
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Zellhalter zum Halten zumindest einer zylindrischen Batteriezelle, vorzugsweise zur Verwendung in einer Traktionsbatterie für Elektro- oder Hybridfahrzeuge oder Fahrzeuge mit Brennstoffzellen, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Zellhalters.The present invention relates to a cell holder for holding at least one cylindrical battery cell, preferably for use in a traction battery for electric or hybrid vehicles or vehicles with fuel cells, and a method for producing a cell holder.
Stand der TechnikState of the art
Batteriesysteme für Elektro- und Hybridfahrzeuge sowie Fahrzeuge mit Brennstoffzellen sind Gegenstand aktueller Forschung und Entwicklung. Typischerweise werden mehrere zylindrische Batteriezellen zu einem Batteriemodul, auch als „Batteriepack“ bezeichnet, zusammengefasst. Eine Traktionsbatterie für ein Fahrzeug umfasst wiederum ein oder mehrere Batteriemodule.Battery systems for electric and hybrid vehicles as well as vehicles with fuel cells are the subject of current research and development. Typically, several cylindrical battery cells are combined into a battery module, also known as a "battery pack". A traction battery for a vehicle in turn comprises one or more battery modules.
Ein Batteriemodul weist Zellhalter auf, deren Aufgabe darin besteht, die Batteriezellen mechanisch zu fixieren und so zu einer größeren Einheit, dem Batteriemodul, zusammenzufassen. Die Zellhalter können einteilig oder mehrteilig aus Formteilen aufgebaut sein, oder sie können ganz oder teilweise nach der initialen Platzierung der Batteriezellen zu deren dauerhafter Fixierung im Batteriegehäuse aus Vergussmasse hergestellt werden.A battery module has cell holders whose task is to mechanically fix the battery cells and thus combine them into a larger unit, the battery module. The cell holders can be constructed in one piece or in multiple pieces from molded parts, or they can be made entirely or partially from potting compound after the initial placement of the battery cells for their permanent fixation in the battery housing.
Eine bekannte Bauform nutzt wabenförmige Zellhalter, wie beispielsweise in der
Die
Es ist bekannt, die Zellhalter 1 als Spritzgussteile aus Kunststoff herzustellen. Solche Spritzguss-Zellhalter weisen jedoch sogenannte Entformungswinkel bzw. Entformungsschrägen auf, um leicht aus ihrem Formwerkzeug entformt werden zu können. Zur Illustration sind die Entformungswinkel α, die sich durch eine Verjüngung der Seitenwände 12 ausgehend vom Boden 11 in axialer Richtung manifestieren, in der
Solche herstellungsbedingten Entformungswinkel stehen einem definierten und flächigen Kontakt der Seitenwände mit den Batteriezellen entgegen. Die Batteriezellen werden durch die Seitenwände tendenziell nur entlang einer Linienkontur gestützt, vgl. Kontaktbereiche K in der
Bei der Anordnung der Batteriezellen ist darauf zu achten, dass zwischen benachbarten Batteriezellen ein ausreichender Abstand eingehalten wird, um bei einem sogenannten „Thermal Runaway“ einer Batteriezelle eine thermische Propagation zu benachbarten Zellen zu verhindern und einen Kurzschluss auszuschließen. Zu diesem Zweck ist es üblich, die Zellhalter so zu konzipieren, dass sie einen ausreichenden Abstand zwischen den Batteriezellen sicherstellen. Hierbei bilden die Batteriezellen ein Zellmuster, beispielsweise quadratisch oder hexagonal, bei dem benachbarte Zellen alle den gleichen Abstand zueinander haben.When arranging the battery cells, care must be taken to ensure that a sufficient distance is maintained between adjacent battery cells in order to prevent thermal propagation to adjacent cells in the event of a so-called "thermal runaway" of a battery cell and to rule out a short circuit. To this end, it is common to design the cell holders to ensure adequate spacing between the battery cells. In this case, the battery cells form a cell pattern, for example square or hexagonal, in which neighboring cells all have the same distance from one another.
Allerdings hängt die Wahrscheinlichkeit eines Kurzschlusses zwischen benachbarten Batteriezellen nicht nur vom Abstand sondern auch von deren Verschaltung ab. So ist zwischen benachbarten, elektrisch seriell miteinander verschalteten Batteriezellen ein größerer Abstand einzuhalten als zwischen benachbarten, elektrisch parallel verschalteten Batteriezellen. In der Regel weisen heutige Zellhalter jedoch identische Zellabstände auf, die aus Sicherheitsgründen dann den Anforderungen an den Abstand zweier seriell verschalteter Batteriezellen genügen müssen. Ist die elektrische Verschaltung innerhalb eines Batteriemoduls bekannt und nicht veränderlich, so resultiert daraus eine suboptimale Packungsdichte der Batteriezellen und damit eine suboptimale Energiedichte. Soll der Zellhalter verschiedene elektrische Verschaltungsmuster ermöglichen, so ist die Anzahl der technisch sinnvollen Konfigurationen dennoch begrenzt, sodass auch in diesen Fällen die meisten Zellabstände unnötig groß gehalten werden. Neben der Einbuße an Energiedichte haben größere Zellabstände außerdem einen erhöhten Materialeinsatz beim Zellhalter und ein höheres Gewicht zur Folge.However, the probability of a short circuit between adjacent battery cells depends not only on the distance but also on how they are connected. Thus, a greater distance must be maintained between adjacent battery cells that are electrically connected in series with one another than between adjacent battery cells that are electrically connected in parallel. As a rule, however, today's cell holders have identical cell distances, which for safety reasons then meet the requirements for the distance between two cells connected in series Battery cells must suffice. If the electrical wiring within a battery module is known and cannot be changed, this results in a suboptimal packing density of the battery cells and thus a suboptimal energy density. If the cell holder is to enable different electrical wiring patterns, the number of technically sensible configurations is nevertheless limited, so that in these cases most cell spacings are kept unnecessarily large. In addition to the loss of energy density, larger cell distances also result in more material being used in the cell holder and in higher weight.
Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen verbesserten Zellhalter zum Halten zumindest einer zylindrischen Batteriezelle sowie ein verbessertes Zellmodul bereitzustellen.An object of the invention is to provide an improved cell holder for holding at least one cylindrical battery cell and an improved cell module.
Die Aufgabe wird durch einen Zellhalter mit den Merkmalen des Anspruchs 1, einen Zellhalter mit den Merkmalen des Anspruchs 8 sowie ein Zellmodul mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen folgen aus den Unteransprüchen, der folgenden Darstellung der Erfindung sowie der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele.The object is achieved by a cell holder having the features of
Der hierin dargelegte Zellhalter dient vorzugsweise zur Verwendung in einer Traktionsbatterie für Elektro- oder Hybridfahrzeuge oder Fahrzeuge mit Brennstoffzellen. Ein Zellmodul bzw. Batteriemodul mit üblicherweise mehreren Batteriezellen kann einen oder zwei Zellhalter aufweisen, um die Batteriezellen zusammenzufassen und zu halten bzw. zu fixieren.The cell holder set forth herein is preferably for use in a traction battery for electric, hybrid or fuel cell vehicles. A cell module or battery module, usually with a plurality of battery cells, can have one or two cell holders in order to combine and hold or fix the battery cells.
Der Zellhalter gemäß der Erfindung umfasst mehrere Halteabschnitte, die jeweils einen Boden sowie Seitenwände aufweisen und so einen (vorzugsweise konkaven) Abschnitt ausbilden, der eingerichtet ist, um ein axiales Ende je einer Batteriezelle, d.h. eine Grundfläche und zumindest abschnittsweise die Mantelfläche der Batteriezelle, aufzunehmen und zu fixieren. Durch die zylindrische Form der Batteriezelle definiert diese eine Zellachse sowie eine Mantelfläche, die sich entlang der Zellachse sowie in Umfangsrichtung der Batteriezelle erstreckt. Die Batteriezelle wird durch den Zellhalter in zumindest einer Richtung, vorzugsweise jedoch in mehreren Richtungen fixiert. So sind der Boden und die Seitenwände vorzugsweise so eingerichtet, dass sie die entsprechende Batteriezelle in allen Richtungen parallel zum Boden sowie in Richtung auf den Boden zu fixieren.The cell holder according to the invention comprises a plurality of holding sections, each of which has a base and side walls and thus forms a (preferably concave) section which is set up to accommodate an axial end of each battery cell, i.e. a base area and at least sections of the outer surface of the battery cell and to fix. The cylindrical shape of the battery cell defines a cell axis and a lateral surface that extends along the cell axis and in the circumferential direction of the battery cell. The battery cell is fixed by the cell holder in at least one direction, but preferably in several directions. The base and the side walls are preferably set up in such a way that they fix the corresponding battery cell in all directions parallel to the base and in the direction of the base.
Die Seitenwände der jeweiligen Halteabschnitte umfassen zumindest eine Kontaktfläche, die in einem Kontaktbereich zur Batteriezelle im Wesentlichen senkrecht zum Boden angeordnet und eingerichtet ist, um bei eingesetzter Batteriezelle mit einem Abschnitt einer Mantelfläche der Batteriezelle in einem flächigen oder linienförmigen Kontakt zu stehen, und zumindest einen verformbaren Kontaktabschnitt, der eingerichtet ist, um sich beim Einstecken der Batteriezelle in den entsprechenden Halteabschnitt zu verformen. Die Kontaktfläche verformt sich hierbei vorzugsweise nicht.The side walls of the respective holding sections comprise at least one contact surface, which is arranged in a contact area to the battery cell essentially perpendicular to the floor and is set up to be in planar or linear contact with a section of a lateral surface of the battery cell when the battery cell is inserted, and at least one deformable one Contact section that is set up to deform when the battery cell is inserted into the corresponding holding section. The contact surface is preferably not deformed in this case.
In anderen Worten, die konkav gekrümmte Kontaktfläche stimmt mit einem entsprechenden Abschnitt der Mantelfläche der Batteriezelle überein, so dass es zu einem flächigen Kontakt kommt. An anderer Stelle, vorzugsweise der Kontaktfläche gegenüberliegend, befindet sich der verformbare Kontaktabschnitt. Der Kontaktabschnitt ist vorzugsweise elastisch verformbar, so dass er wie eine Feder wirkt.In other words, the concavely curved contact surface matches a corresponding section of the lateral surface of the battery cell, so that there is a planar contact. The deformable contact section is located elsewhere, preferably opposite the contact surface. The contact portion is preferably elastically deformable so that it acts like a spring.
Die Kontaktfläche hat vorzugsweise eine zylindrische oder teilzylindrische Form. Es sei darauf hingewiesen, dass die Bezeichnungen „zylindrisch“ und „kreisförmig“ hierbei keinen vollständigen Zylinderumfang oder Kreis definieren müssen, sondern dass die Kontur eines entsprechenden Segments umfasst ist, da die Kontaktfläche die Batteriezelle nicht vollständig umgibt, sondern nur an einem Teilabschnitt des Batteriezellenumfangs, beispielsweise im Bereich von 20° bis 90°, flächig anliegt.The contact surface preferably has a cylindrical or part-cylindrical shape. It should be noted that the terms "cylindrical" and "circular" do not have to define a complete cylinder circumference or circle, but that the contour of a corresponding segment is included, since the contact surface does not completely surround the battery cell, but only on a partial section of the battery cell circumference , for example in the range from 20° to 90°, rests flat.
Der so aufgebaute Zellhalter ist ressourcen- und kosteneffizient herstellbar, da die Geometrien der Halteabschnitte mit den entsprechenden Seitenwänden auf einfache Weise herstellbar sind, etwa durch Spritzguss. Die Halteabschnitte ermöglichen eine exakte Positionierung und Ausrichtung sowie eine definierte mechanische Anbindung der Batteriezelle(n) an den Zellhalter. Die Zellmontage wird durch den verformbaren Kontaktabschnitt erleichtert. Die Halteabschnitte erlauben zudem eine besonders bauraumsparende Anordnung der Batteriezellen direkt nebeneinander, da zwischen den Kontaktbereichen die Mantelfläche einer eingesetzten Batteriezelle frei bleiben kann und nicht vollständig mit Material des Zellhalters umfasst sein muss. Die erzielten Wirkungen sind zudem vergleichsweise unempfindlich gegenüber Fertigungstoleranzen des Zellhalters sowie der Batteriezellen. Durch die Unempfindlichkeit gegenüber schwankenden Zelldurchmessern ist der Zellhalter in der Lage, ohne Modifikation Batteriezellen unterschiedlicher Hersteller zu halten, wodurch Ressourcen und Kosten bei einem etwaigen Wechsel von Batteriezelltypen/-herstellern eingespart werden können.The cell holder constructed in this way can be produced in a resource- and cost-efficient manner, since the geometries of the holding sections with the corresponding side walls can be produced in a simple manner, for example by injection molding. The holding sections enable exact positioning and alignment as well as a defined mechanical connection of the battery cell(s) to the cell holder. Cell assembly is facilitated by the deformable contact section. The holding sections also allow the battery cells to be arranged directly next to one another in a particularly space-saving manner, since the lateral surface of an inserted battery cell can remain free between the contact areas and does not have to be completely surrounded by the material of the cell holder. The effects achieved are also comparatively insensitive to manufacturing tolerances of the cell holder and the battery cells. Due to the insensitivity to fluctuating cell diameters, the cell holder is able to hold battery cells from different manufacturers without modification, which means that resources and costs can be saved if battery cell types/manufacturers are changed.
Vorzugsweise ist die Kontaktfläche an den Boden angebunden, wodurch jener Bereich des entsprechenden Halteabschnitts, der maßgeblich die Position und Ausrichtung der Batteriezelle definiert, besonders stabil ausgebildet ist. Der Boden und die Kontaktfläche sind vorzugsweise einstückig ausgebildet.Preferably, the contact surface is connected to the ground, whereby that area of the corresponding holding section which is decisive for the Position and orientation of the battery cell defined, is particularly stable. The bottom and the contact surface are preferably formed in one piece.
Vorzugsweise ist der verformbare Kontaktabschnitt nicht an den Boden angebunden, wodurch die Verformbarkeit auf baulich einfache Weise realisierbar ist.The deformable contact section is preferably not connected to the floor, which means that the deformability can be implemented in a structurally simple manner.
Vorzugsweise ist die Kontaktfläche in einem Querschnitt parallel zum Boden konkav, insbesondere kreisförmig, gekrümmt, wodurch sie optimal mit einer entsprechend geformten kreiszylindrischen Batteriezelle zusammenwirkt.The contact surface is preferably curved in a concave manner, in particular in a circular manner, in a cross section parallel to the base, as a result of which it interacts optimally with a correspondingly shaped circular-cylindrical battery cell.
Vorzugsweise bilden die Kontaktfläche und der verformbare Kontaktabschnitt ohne eingesetzte Batteriezelle einen Winkel ungleich Null, in einem Querschnitt senkrecht zum Boden gesehen. Auf diese Weise lassen Toleranzen ausgleichen und die Fixierung der Batteriezelle verbessern. Ferner fungiert der verformbare Kontaktabschnitt so als Einführfase für eine entsprechende Batteriezelle.Preferably, without a battery cell inserted, the contact surface and the deformable contact portion form a non-zero angle as viewed in a cross-section perpendicular to the ground. In this way, tolerances can be compensated and the fixation of the battery cell can be improved. Furthermore, the deformable contact section thus functions as an insertion chamfer for a corresponding battery cell.
Vorzugsweise umfassen die Halteabschnitte jeweils mehrere, insbesondere genau zwei verformbare Kontaktabschnitte, wodurch die Fixierung und korrekte Ausrichtung der entsprechenden Batteriezelle verbessert und die Halterung stabilisiert werden. Die Merkmale, technischen Wirkungen und Vorteile, die in Bezug auf die Verwendung eines verformbaren Kontaktabschnitts beschrieben wurden, gelten analog für etwaige weitere verformbare Kontaktabschnitte.The holding sections preferably each comprise a plurality of, in particular precisely two, deformable contact sections, as a result of which the fixing and correct alignment of the corresponding battery cell are improved and the holder is stabilized. The features, technical effects and advantages that have been described in relation to the use of a deformable contact section apply analogously to any further deformable contact sections.
Vorzugsweise weist die die Kontaktfläche tragende Seitenwand eines Halteabschnitts einen verformbaren Kontaktabschnitt eines benachbarten Halteabschnitts auf. In anderen Worten, die Kontaktfläche sowie der eine oder mehrere verformbare Kontaktabschnitte eines benachbarten Halteabschnitts sind vorzugsweise einstückig und durch genau ein Strukturteil ausgebildet. Auf diese Weise sind benachbarte Halteabschnitte baulich miteinander integriert, wodurch der Zellhalter besonders kompakt ausbildbar ist.Preferably, the side wall of a holding section that carries the contact surface has a deformable contact section of an adjacent holding section. In other words, the contact surface and the one or more deformable contact sections of an adjacent holding section are preferably formed in one piece and by exactly one structural part. In this way, adjacent holding sections are structurally integrated with one another, as a result of which the cell holder can be made particularly compact.
Vorzugsweise ist der Zellhalter aus Kunststoff hergestellt, insbesondere in einem Spritzgussverfahren. Vorzugsweise ist der Zellhalter einstückig ausgebildet. Der Zellhalter gemäß einer der vorstehend dargelegten Ausführungsvarianten ist als Spritzgussteil besonders geeignet, da dessen strukturelle Beschaffenheit und das Herstellungsverfahren synergetisch zusammenwirken, wie dies aus der Beschreibung des Verfahrens deutlich wird.The cell holder is preferably made of plastic, in particular in an injection molding process. The cell holder is preferably designed in one piece. The cell holder according to one of the embodiment variants presented above is particularly suitable as an injection molded part, since its structural nature and the manufacturing process interact synergistically, as becomes clear from the description of the process.
Die oben genannte Aufgabe wird ferner durch einen Zellhalter zum Halten zylindrischer Batteriezellen, vorzugsweise zur Verwendung in einer Traktionsbatterie für Elektro- oder Hybridfahrzeuge oder Fahrzeuge mit Brennstoffzellen, gelöst, wobei der Zellhalter aufweist: mehrere Halteabschnitte, die jeweils einen Boden sowie Seitenwände aufweisen und so jeweils einen Abschnitt ausbilden, der eingerichtet ist, um eine Grundfläche und zumindest abschnittsweise eine Mantelfläche je einer Batteriezelle aufzunehmen und zu fixieren; wobei die Halteabschnitte so eingerichtet sind, dass darin eingesetzte Batteriezellen zumindest teilweise unterschiedliche Abstände zu ihren nächsten Nachbarn aufweisen.The above object is further achieved by a cell holder for holding cylindrical battery cells, preferably for use in a traction battery for electric or hybrid vehicles or vehicles with fuel cells, the cell holder having: a plurality of holding sections, each having a bottom and side walls and so each form a section which is set up to accommodate and fix a base area and at least in sections a lateral surface of each battery cell; wherein the holding sections are set up in such a way that battery cells inserted therein have at least partially different distances to their nearest neighbors.
Der Zellhalter kann ein oder mehrere der oben definierten Merkmale aufweisen. Die beschriebenen technischen Wirkungen, Vorteile sowie Ausführungsbeispiele gelten dann analog für den vorstehend definierten Zellhalter.The cell holder may have one or more of the features defined above. The technical effects, advantages and exemplary embodiments described then apply analogously to the cell holder defined above.
Bei der Bemessung des Abstands wird der kürzeste Abstand zwischen den Mantelflächen der entsprechenden, benachbarten Batteriezellen in einer Schnittebene senkrecht zu den Zellachsen herangezogen. Ferner sei darauf hingewiesen, dass die Halteabschnitte die Position und Ausrichtung der Batteriezellen eindeutig vorgeben, so dass die Batteriezellen im eingesetzten Zustand, insbesondere deren oben definierten Abstände, eine strukturelle Definition der Halteabschnitte implizieren. Zur Abstandsbestimmung benachbarter Batteriezellen wird ein vollständig bestückter Zellhalter angenommen, so dass unterschiedliche Abstände aufgrund von unbesetzten Halteabschnitten ausgeschlossen sind.When measuring the distance, the shortest distance between the lateral surfaces of the corresponding, adjacent battery cells in a sectional plane perpendicular to the cell axes is used. Furthermore, it should be pointed out that the holding sections clearly specify the position and orientation of the battery cells, so that the battery cells in the inserted state, in particular their spacings defined above, imply a structural definition of the holding sections. A fully populated cell holder is assumed to determine the distance between adjacent battery cells, so that different distances due to unoccupied holding sections are ruled out.
Indem der Zellhalter so aufgebaut ist, dass dessen Halteabschnitte unterschiedliche Abstände zwischen den eingesetzten Batteriezellen ermöglichen, kann die Packungsdichte der Batteriezellen im Vergleich zur äquidistanten Zellplatzierung ohne Einbußen bei der Sicherheit optimiert werden. Daraus folgen ein geringerer Materialeinsatz, geringe Kosten und ein geringeres Gewicht des Zellhalters.By constructing the cell holder in such a way that its holding sections allow different distances between the battery cells used, the packing density of the battery cells can be optimized in comparison to equidistant cell placement without sacrificing safety. This results in less material being used, lower costs and a lower weight of the cell holder.
Vorzugsweise sind mehrere, beispielsweise drei, Halteabschnitte zu je einer Zellgruppe zusammengefasst, wodurch der Vorteil einer hohen Packungsdichte kombiniert wird mit einem Erhalt der Flexibilität bezüglich der elektrischen Verschaltung.A plurality of holding sections, for example three, are preferably combined to form a cell group each, as a result of which the advantage of a high packing density is combined with maintaining flexibility with regard to the electrical wiring.
Vorzugsweise sind benachbarte Zellgruppen mittels einer Gruppenwand voneinander abgegrenzt, wodurch die elektrische Isolation und/oder mechanische Sicherheit erhöht wird. Die Zellgruppen sind somit vorzugsweise durch stabilisierende Stege bzw. Gruppenwände voneinander getrennt. Innerhalb der Zellgruppen befinden sich keine derartigen Gruppenwände. Je nach Anwendung, Material des Zellhalters, Anforderung an die Stabilität und dergleichen können mehr oder weniger Halteabschnitte zu einer Zellgruppe zusammengefasst werden. Eine solche Zusammenfassung wiederum hat eine Material- und Platzeinsparung zur Folge, wodurch die aus den Batteriezellen sowie einem oder zwei der hierin dargestellten Zellhalter aufgebauten Zellmodule besonders kompakt ausgebildet werden können.Adjacent cell groups are preferably separated from one another by means of a group wall, which increases the electrical insulation and/or mechanical safety. The cell groups are thus preferably separated from one another by stabilizing webs or group walls. There are no such group walls within the cell groups. Depending on the application, material of the Cell holder, requirement for stability and the like, more or fewer holding sections can be combined into a cell group. Such a combination in turn results in material and space savings, as a result of which the cell modules made up of the battery cells and one or two of the cell holders shown here can be of particularly compact design.
Vorzugsweise sind die Halteabschnitte so eingerichtet, dass der Abstand benachbarter Batteriezellen innerhalb einer Zellgruppe kleiner ist als der Abstand benachbarter Batteriezellen benachbarter Zellgruppen.The holding sections are preferably set up in such a way that the distance between adjacent battery cells within a cell group is smaller than the distance between adjacent battery cells in adjacent cell groups.
Aus rein elektrischer Sicht kann im Extremfall zum Erreichen einer maximalen Packungsdichte ein Zellmodul eine gesamte Batteriegruppe (=logische Zelle, Gruppe von parallel verschalteten Batteriezellen) umfassen. Aus mechanischen Gründen wird eine solche Batteriegruppe jedoch vorzugsweise in mehrere Zellgruppen mit entsprechenden Zellwänden unterteilt, was zudem eine Flexibilität bezüglich möglicher elektrischer Verschaltungen erlaubt, ohne hierfür den Aufbau bzw. das Design des Zellhalters ändern zu müssen. Gegenüber einem herkömmlichen Design wird hierbei immer noch eine höhere Packungsdichte bei geringerem Materialeinsatz erreicht, unter Erhaltung einer Flexibilität bezüglich der elektrischen Verschaltung und Sicherheit.From a purely electrical point of view, in extreme cases, a cell module can include an entire battery group (=logical cell, group of battery cells connected in parallel) in order to achieve maximum packing density. For mechanical reasons, however, such a battery group is preferably divided into a number of cell groups with corresponding cell walls, which also allows flexibility with regard to possible electrical interconnections without having to change the structure or the design of the cell holder for this purpose. Compared to a conventional design, a higher packing density is still achieved with less material used, while maintaining flexibility in terms of electrical wiring and safety.
Vorzugsweise sind die Halteabschnitte in Reihen angeordnet, wobei die Halteabschnitte benachbarter Reihen besonders bevorzugt versetzt angeordnet sind, etwa versetzt um die Abmessung eines halben Halteabschnitts. Auf diese Weise lässt sich eine wabenförmige Struktur bzw. eine Struktur der dichtesten Kreispackung herstellen, in einem Querschnitt parallel zum Boden gesehen. Auf diese Weise kann die Anzahl der pro Flächeneinheit untergebrachten Batteriezellen maximiert werden.The holding sections are preferably arranged in rows, with the holding sections of adjacent rows particularly preferably being arranged offset, approximately offset by the dimension of half a holding section. In this way, a honeycomb structure or a structure of the closest circular packing can be produced, viewed in a cross section parallel to the ground. In this way, the number of battery cells accommodated per unit area can be maximized.
Aus dem gleichen Grund sind ein oder mehrere der Halteabschnitte vorzugsweise so ausgebildet, dass deren Seitenwände die Mantelfläche einer entsprechenden eingesetzten Batteriezelle nicht vollständig mit Material umfassen. Die vorstehend beschriebene Gruppierung der Halteabschnitte kann dadurch geschaffen oder zumindest unterstützt werden.For the same reason, one or more of the holding sections are preferably designed in such a way that their side walls do not completely enclose the lateral surface of a corresponding battery cell that is used. The grouping of the holding sections described above can thereby be created or at least supported.
Vorzugsweise liegen die Halteabschnitte je einer Zellgruppe in einer Reihe, d.h. die Zellgruppen überspannen in diesem Fall nicht mehrere Reihen, wodurch ein guter Kompromiss aus Flexibilität der elektrischen Verschaltung sowie mechanischer Stabilität erzielt wird.The holding sections of each cell group are preferably in a row, i.e. in this case the cell groups do not span several rows, which means that a good compromise between flexibility of the electrical wiring and mechanical stability is achieved.
Die oben genannte Aufgabe wird ferner durch ein Zellmodul, vorzugsweise zur Verwendung in einer Traktionsbatterie für Elektro- oder Hybridfahrzeuge oder Fahrzeuge mit Brennstoffzellen, gelöst, wobei das Zellmodul aufweist: zumindest einen Zellhalter nach einem der vorstehend beschriebenen Ausführungsvarianten; mehrere Batteriezellen, die jeweils in einen Halteabschnitt des Zellhalters eingesetzt und dadurch fixiert sind; und einen Verschaltungsabschnitt, der die Batteriezellen elektrisch miteinander verbindet. Vorzugsweise weist das Zellmodul zwei Zellhalter auf, welche die Batteriezellen sandwichartig halten.The above object is also achieved by a cell module, preferably for use in a traction battery for electric or hybrid vehicles or vehicles with fuel cells, the cell module having: at least one cell holder according to one of the embodiment variants described above; a plurality of battery cells each inserted into a holding portion of the cell holder and fixed thereby; and a wiring portion that electrically connects the battery cells to each other. The cell module preferably has two cell holders which sandwich the battery cells.
Die Merkmale, technischen Wirkungen, Vorteile sowie Ausführungsbeispiele, die in Bezug auf die Zellhalter beschrieben wurden, gelten analog für das damit ausgestattete Zellmodul.The features, technical effects, advantages and exemplary embodiments that have been described in relation to the cell holder apply analogously to the cell module equipped with them.
Vorzugsweise ist der Verschaltungsabschnitt so eingerichtet, dass Batteriezellen innerhalb einer Zellgruppe parallel verschaltet sind, während Batteriezellen unterschiedlicher Zellgruppen seriell verschaltet sind, wodurch die elektrische und mechanische Sicherheit trotz hoher Packungsdichte gewährleistet sind.The connection section is preferably set up in such a way that battery cells within a cell group are connected in parallel, while battery cells in different cell groups are connected in series, as a result of which electrical and mechanical safety is ensured despite the high packing density.
Parallel verschaltete Batteriezellen definieren im Zellmoduljeweils eine Batteriegruppe. Die im Zellmodul vorhandenen Batteriegruppen sind vorzugsweise gleich groß, d.h. sie umfassen die gleiche Anzahl an Batteriezellen. Vorzugsweise ist die Anzahl von Batteriezellen in einer Batteriegruppe durch die Anzahl der Halteabschnitte pro Zellgruppe teilbar, wodurch der Vorteil einer hohen Packungsdichte kombiniert wird mit einem Erhalt der Flexibilität bezüglich der elektrischen Verschaltung.Battery cells connected in parallel each define a battery group in the cell module. The battery groups present in the cell module are preferably of the same size, i.e. they contain the same number of battery cells. The number of battery cells in a battery group can preferably be divided by the number of holding sections per cell group, as a result of which the advantage of a high packing density is combined with maintaining flexibility with regard to the electrical wiring.
Gemäß einem konkreten Ausführungsbeispiel umfasst das Zellmodul beispielsweise insgesamt 297 Zellpositionen, orientiert in 11 Reihen und 27 Spalten, wobei drei Batteriezellen reihenweise zu je einer Zellgruppe zusammengefasst sind. Dieser Aufbau erlaubt eine Mehrzahl von Schaltungskonfigurationen. So können die Batteriezellen reihenweise parallel und die Reihen seriell verschaltet werden. Diese Verschaltung sei als „Grundverschaltung“ bezeichnet und mit „11s27p“ abgekürzt, wobei in der s-p-Nomenklatur „s“ für seriell und „p“ für parallel steht. Die Grundverschaltung ist bezüglich Busbar-Geometrie und gleichmäßiger Stromverteilung eine bevorzugte Konfiguration. Allerdings erlaubt die Gruppierung der Batteriezellen unter Berücksichtigung des Sicherheitsaspekts, dass eine serielle Verschaltung von Batteriezellen geringen Abstands zu vermeiden ist, weitere Verschaltungsmuster bzw. -konfigurationen.According to a specific exemplary embodiment, the cell module comprises, for example, a total of 297 cell positions, oriented in 11 rows and 27 columns, with three battery cells being combined in rows to form a cell group each. This structure allows a variety of circuit configurations. The battery cells can be connected in parallel in rows and the rows in series. This wiring is referred to as "basic wiring" and abbreviated to "11s27p", where in the s-p nomenclature "s" stands for serial and "p" for parallel. The basic wiring is a preferred configuration with regard to busbar geometry and uniform current distribution. However, the grouping of the battery cells allows further connection patterns or configurations, taking into account the safety aspect that a series connection of battery cells at a small distance is to be avoided.
Ein Zellmodul umfasst vorzugsweise mehrere zylindrische Batteriezellen und zwei Zellhalter, um die Batteriezellen beidseitig in Richtung der Zellachse durch je einen Zellhalter zu halten.A cell module preferably comprises a plurality of cylindrical battery cells and two cell holders in order to hold the battery cells on both sides in the direction of the cell axis by one cell holder each.
Die oben genannte Aufgabe wird ferner durch ein Verfahren zur Herstellung eines Zellhalters, vorzugsweise zur Verwendung in einer Traktionsbatterie für Elektro- oder Hybridfahrzeuge oder Fahrzeuge mit Brennstoffzellen, gelöst, wobei der Zellhalter eingerichtet ist, um zumindest eine zylindrische Batteriezelle, die eine Zellachse definiert, zu halten. Gemäß dem Verfahren wird der Zellhalter aus einem Kunststoff unter Verwendung eines Formwerkzeugs, das vorzugsweise zwei Werkzeughälften aufweist, spritzgegossen. Im Fall der Verwendung mehrerer Werkzeugteile/Werkzeughälften können diese zum Öffnen des Werkzeugs verfahren, verschwenkt oder auf andere Weise relativ zueinander bewegt werden. In jedem Fall ist der Zellhalter, nachdem der Kunststoff im Formwerkzeug ausreichend ausgehärtet ist, aus dem Formwerkzeug herausnehmbar.The above object is also achieved by a method for producing a cell holder, preferably for use in a traction battery for electric or hybrid vehicles or vehicles with fuel cells, the cell holder being set up to at least one cylindrical battery cell defining a cell axis keep. According to the method, the cell holder is injection molded from a plastic using a mold that preferably has two mold halves. If several tool parts/tool halves are used, they can be moved, pivoted or moved relative to one another in some other way to open the tool. In any case, the cell holder can be removed from the mold after the plastic has hardened sufficiently in the mold.
Erfindungsgemäß wird der Zellhalter entlang einer Entformungsrichtung aus dem Formwerkzeug herausgenommen, wobei die Entformungsrichtung und die Zellachse nicht parallel verlaufen.According to the invention, the cell holder is removed from the mold along a demolding direction, with the demolding direction and the cell axis not running parallel.
Indem die Entformungsrichtung und die Zellachse nicht parallel verlaufen, kann der Kontakt zwischen der Batteriezelle und dem Zellhalter verbessert werden, da die für den Spritzguss notwendigen oder üblichen Entformungswinkel keine Qualitätseinbußen mit sich bringen, sondern zur Stabilisierung der Batteriezelle(n) unmittelbar genutzt werden können.Since the demolding direction and the cell axis do not run parallel, the contact between the battery cell and the cell holder can be improved, since the demolding angles that are necessary or usual for injection molding do not result in any loss of quality, but can be used directly to stabilize the battery cell(s).
Diese technische Wirkung wird insbesondere bei einem Zellhalter gemäß der obigen Beschreibung erzielt. Die Merkmale, technischen Wirkungen, Vorteile sowie Ausführungsbeispiele, die in Bezug auf den Zellhalter beschrieben wurden, gelten analog für das Verfahren.This technical effect is achieved in particular with a cell holder as described above. The features, technical effects, advantages and exemplary embodiments that have been described in relation to the cell holder apply analogously to the method.
Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele ersichtlich. Die darin beschriebenen Merkmale können alleinstehend oder in Kombination mit einem oder mehreren der oben dargelegten Merkmale umgesetzt werden, insofern sich die Merkmale nicht widersprechen. Die folgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele erfolgt dabei mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen.Further advantages and features of the present invention can be seen from the following description of preferred exemplary embodiments. The features described therein can be implemented on their own or in combination with one or more of the features set out above, insofar as the features do not contradict one another. The following description of preferred exemplary embodiments is made with reference to the accompanying drawings.
Figurenlistecharacter list
Bevorzugte weitere Ausführungsformen der Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung der Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:
-
1 einen Ausschnitt eines herkömmlichen Zellhalters, dargestellt in einem Querschnitt parallel zur Zellachse, mit übertrieben dargestellten Entformungswinkeln und einer Entformungsrichtung parallel zu den Zellachsen; -
2 eine Draufsicht auf einen Zellhalter mit einer Vielzahl von Halteabschnitten, angeordnet in relativ zueinander versetzten Reihen; -
3 einen Ausschnitt eines Zellhalters, dargestellt in einem Querschnitt parallel zur Zellachse, dessen Entformungsrichtung nicht parallel zur Zellachse verläuft; -
4 einen perspektivischen Ausschnitt eines Zellhalters, wobei ein freier und ein mit einer Batteriezelle bestückter Halteabschnitt gezeigt sind; -
5 einen perspektivischen Ausschnitt eines Halteabschnitts eines Zellhalters, betrachtet schräg in den Halteabschnitt hinein; -
6 eine Ansicht von unten auf einen Halteabschnitt eines Zellhalters mit eingesetzter Batteriezelle; -
7 einen perspektivischen Ausschnitt eines Zellhalters gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel; -
8 einen perspektivischen Ausschnitt des Zellhalters, betrachtet aus einer anderen Perspektive; -
9 eine Draufsicht auf den Zellhalter; -
10 eine schematische, qualitative Darstellung einer Gruppierung von Batteriezellen mit unterschiedlichen Abständen; -
11 eine perspektivische, auseinandergezogene Ansicht eines Zellmoduls in einer Grundverschaltung; und -
12a ,12b und12c schematische Darstellungen alternativer Verschaltungen.
-
1 a section of a conventional cell holder, shown in a cross section parallel to the cell axis, with exaggerated draft angles and a direction of draft parallel to the cell axes; -
2 a plan view of a cell holder with a plurality of holding sections, arranged in rows offset relative to one another; -
3 a section of a cell holder, shown in a cross section parallel to the cell axis, whose demoulding direction does not run parallel to the cell axis; -
4 a perspective section of a cell holder, wherein a free and equipped with a battery cell holding section are shown; -
5 a perspective section of a holding section of a cell holder, viewed obliquely into the holding section; -
6 a view from below of a holding portion of a cell holder with a battery cell inserted; -
7 a perspective detail of a cell holder according to a further embodiment; -
8th a perspective section of the cell holder, viewed from a different perspective; -
9 a plan view of the cell holder; -
10 a schematic, qualitative representation of a grouping of battery cells with different distances; -
11 a perspective, exploded view of a cell module in a basic configuration; and -
12a ,12b and12c schematic representations of alternative connections.
Detaillierte Beschreibung bevorzugter AusführungsbeispieleDetailed description of preferred embodiments
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der Figuren beschrieben. Dabei sind gleiche, ähnliche oder gleichwirkende Elemente in den Figuren mit identischen Bezugszeichen versehen, und auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente wird teilweise verzichtet, um Redundanz zu vermeiden.Preferred exemplary embodiments are described below with reference to the figures. Elements that are the same, similar or have the same effect are provided with identical reference symbols in the figures, and a repeated description of these elements is sometimes dispensed with in order to avoid redundancy.
Die
Die Halteabschnitte 10 bilden konkave Abschnitte, d.h. sie sind becherförmig bzw. als Vertiefungen ausgebildet, so dass eines der beiden axialen Enden einer Batteriezelle 2 in einen solchen Halteabschnitt 10 eingesteckt werden kann, wie es besonders deutlich aus den
Die Halteabschnitte 10 sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel in Reihen R angeordnet, wobei benachbarte Reihen R um die Abmessung eines halben Halteabschnitts 10 versetzt sind, wodurch sich eine wabenförmige Struktur bzw. eine Struktur der dichtesten Kreispackung ergibt. Auf diese Weise kann die Anzahl der pro Flächeneinheit untergebrachten Batteriezellen 2 maximiert werden. Allerdings können die Halteabschnitte 10 auch auf andere Weise angeordnet sein, beispielsweise ohne Versetzung benachbarter Reihen R.In the present exemplary embodiment, the holding
Die Halteabschnitte 10 umfassen einen Boden 11, der bei eingesetzter Batteriezelle 2 mit zumindest einem Teil der entsprechenden Grundfläche 2a der Batteriezelle 2 in Kontakt steht und die Batteriezelle 2 auf diese Weise axial, d.h. entlang der Zellachse A (vgl.
Der Boden 11 weist vorzugsweise eine Bodenöffnung 11a auf, die eine großzügige Aussparung sein kann, um eine elektrische Kontaktierung der Batteriezellen 2 zu ermöglichen oder zu erleichtern.The base 11 preferably has a
Die Halteabschnitte 10 umfassen ferner Seitenwände 12, die eingerichtet sind, um die Batteriezellen 2 im eingesteckten Zustand in seitlicher Richtung, d.h. senkrecht zur Zellachse A, zu fixieren. Die Seitenwände 12 weisen eine besondere Struktur auf, die den Halt der Batteriezellen 2 verbessert. Eine solche Verbesserung der Schnittstelle zwischen Halteabschnitt 10 und Batteriezelle 2 kann unter Ausnutzung herstellungsbedingter Entformungswinkel a, vgl.
Mit Bezug auf die
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel umfassen die Seitenwände 12 eines Halteabschnitts 10 eine Kontaktfläche 12a, die im Wesentlichen senkrecht auf dem Boden 11 steht, an den Boden 11 angebunden sein kann und senkrecht dazu auf eine Weise konkav, insbesondere zylindrisch, gekrümmt ist, dass sie mit einem entsprechenden Abschnitt der Mantelfläche 2b der Batteriezelle 2 übereinstimmt, somit mit der Batteriezelle 2 in einem flächigen Kontakt steht. Vorzugsweise ist die zylindrische Kontaktfläche 12a senkrecht zur Zellachse A kreisförmig gekrümmt, um optimal mit kreiszylindrischen Batteriezellen 2 zusammenzuwirken.According to the present embodiment, the
Die Bezeichnungen „zylindrisch“ und „kreisförmig“ definieren hierbei nicht notwendigerweise einen vollständigen Zylinderumfang oder Kreis. Vielmehr ist die Kontur eines entsprechenden Teilabschnitts, d.h. Segments, umfasst, da die zylindrische Kontaktfläche die Batteriezelle nicht vollständig umgibt, sondern nur an einem Teilabschnitt des Batteriezellenumfangs, beispielsweise im Bereich von 20° bis 90°, flächig anliegt.The terms "cylindrical" and "circular" do not necessarily define a complete cylinder circumference or circle. Rather, the contour of a corresponding section, i.e. segment, is included, since the cylindrical contact surface does not completely surround the battery cell, but only lies flat on a section of the battery cell circumference, for example in the range from 20° to 90°.
Die Seitenwände 12 umfassen je Halteabschnitt 10 ferner einen oder mehrere, vorzugsweise genau zwei, verformbare Kontaktabschnitte 12b. Die verformbaren Kontaktabschnitte 12b werden beim Einstecken der Batteriezelle 2 zumindest teilweise verformt, im Unterschied zur Kontaktfläche 12a, wie es besonders deutlich aus der
Im unbestückten Zustand, d.h. ohne eingesetzte Batteriezelle 2, bilden die Kontaktfläche 12a und ein entsprechender Kontaktabschnitte 12b vorzugsweise einen von Null verschiedenen Winkel 2a, vgl.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel umfassen die Seitenwände 12 je Halteabschnitt 10 eine senkrechte Kontaktfläche 12a sowie zwei gegenüberliegende Kontaktabschnitte 12b. Pro Batteriezelle 2 ergeben sich somit drei Kontaktstellen, wobei zumindest die Kontaktfläche 12a einen flächigen Kontakt verwirklicht. Die Kontaktabschnitte 12b verlaufen vorzugsweise schräg, relativ zur Zellachse A gesehen, so dass sie als Einführfasen für eine entsprechende Batteriezelle 2 fungieren. Die Kontaktabschnitte 12b werden bei der Zellmontage verformt. Sie sind mit üblichen Entformschrägen und aus nur zwei Werkzeughälften durch Spritzguss herstellbar.In the present exemplary embodiment, the
Die Kontaktflächen 12a und verformbaren Kontaktabschnitte 12b können baulich miteinander integriert sein, wie es besonders deutlich aus den
Die
Die Unterteilung der Seitenwände 12 in eine Kontaktfläche 12a und einen oder mehrere verformbare Kontaktabschnitte 12b hat zur Folge, dass zwischen diesen Kontaktbereichen die Mantelfläche 2b einer eingesetzten Batteriezelle 2 frei bleiben kann und nicht zu 360° vollständig mit Material des Zellhalters 1 umfasst sein muss.The subdivision of the
Dadurch lassen sich Zellgruppen 1a aus unmittelbar nebeneinanderliegenden Batteriezellen 2 schaffen. In der
Die Batteriezellen 2 einer Zellgruppe 1a sind vorzugsweise elektrisch parallel verschaltet, da hierbei die Mantelflächen 2b der Batteriezellen 2 das gleiche elektrische Potential tragen und sich auch berühren dürften.The
Der Zellhalter 1 ist ressourcen- und kosteneffizient herstellbar, da die Geometrien der Halteabschnitte mit den entsprechenden Seitenwänden 12 auf einfache Weise, etwa mittels entsprechender Formwerkzeughälften, spritzgegossen werden können. Die Halteabschnitte 10 ermöglichen eine exakte Positionierung sowie eine definierte mechanische Anbindung der Batteriezellen 2 an den Zellhalter 1. Die Zellmontage wird durch Einführschrägen, gebildet durch die verformbaren Kontaktabschnitt 12b, erleichtert. Der Zellhalter 1 erlaubt die Einhaltung einer konstanten Bauteilwandstärke, was sich vorteilhaft auf die Herstellbarkeit und die zu erreichende Brandschutzklasse auswirkt. Die Halteabschnitte 10 erlauben eine bauraumsparende Anordnung der Batteriezellen 2 direkt nebeneinander. Die erzielten Wirkungen sind zudem vergleichsweise unempfindlich gegenüber Fertigungstoleranzen des Zellhalters 1 sowie der Batteriezellen 2. Durch die Unempfindlichkeit gegenüber schwankenden Zelldurchmessern ist der Zellhalter 1 in der Lage, ohne Modifikation Batteriezellen 2 unterschiedlicher Hersteller zu halten, wodurch Ressourcen und Kosten bei einem etwaigen Wechsel von Batteriezelltypen/-herstellern eingespart werden können. The
Zurückkommend auf die mit Bezug auf die
Die Dreier-Gruppierung gemäß den
Besonders bevorzugt sind Einheiten von Batteriezellen 2 geringen Abstands a1, d.h. Batteriezellen 2 innerhalb einer Zellgruppe 1a, parallel verschaltet, während Batteriezellen 2 unterschiedlicher Zellgruppen 1a in diesem Fall seriell verschaltet sind. Auf diese Weise wird eine höhere Packungsdichte gegenüber äquidistanter Zellplatzierung ohne Einbußen bei der Sicherheit erreicht.Units of
Die
Im Ausführungsbeispiel der
Allerdings erlaubt die Gruppierung der Batteriezellen 2 unter Berücksichtigung des Sicherheitsaspekts, dass eine serielle Verschaltung von Batteriezellen 2 geringen Abstands a1 zu vermeiden ist, weitere Verschaltungsmuster bzw. -konfigurationen. Die
Zudem variieren Anzahl und Konfiguration sinnvoller Verschaltungsmuster in Abhängigkeit der Anzahl der zu Zellgruppen 1a zusammengefassten Batteriezellen 2. Aus rein elektrischer Sicht kann im Extremfall zum Erreichen einer maximalen Packungsdichte ein Zellmodul 100 eine gesamte Batteriegruppe (=logische Zelle, Gruppe von parallel verschalteten Batteriezellen 2) umfassen. Aus mechanischen Gründen wird eine solche Batteriegruppe jedoch zumeist in mehrere Zellgruppen 1a unterteilt, was zudem eine Flexibilität bezüglich möglicher elektrischer Verschaltungen erlaubt, ohne hierfür den Aufbau bzw. das Design des Zellhalters 1 ändern zu müssen. Gegenüber einem herkömmlichen Design wird hierbei immer noch eine höhere Packungsdichte bei geringerem Materialeinsatz erreicht, unter Erhaltung einer Flexibilität bezüglich der elektrischen Verschaltung und Sicherheit.In addition, the number and configuration of sensible connection patterns vary depending on the number of
Vorzugsweise ist der Verhaltungsabschnitt 5 so eingerichtet, dass Potentialdifferenzen zwischen benachbarten Batteriezellen, d.h. serielle Verschaltungen, immer nur entlang von Trennwänden, insbesondere Gruppenwänden 1b, auftreten.The
Die Anwendung unterschiedlicher Abstände a1, a2 zwischen Batteriezellen 2, insbesondere die Gruppierung der Batteriezellen 2 unter Anwendung von Gruppenwänden 1b, ermöglicht eine Optimierung der Packungsdichte im Vergleich zur äquidistanten Zellplatzierung ohne Einbußen bei der Sicherheit. Daraus folgen ein geringerer Materialeinsatz, geringe Kosten und ein geringeres Gewicht des Zellhalters 1. Ist die Anzahl der Halteabschnitte 10 pro Zellgruppe 1a ein Divisor der Anzahl von Batteriezellen 2 in einer Batteriegruppe, d.h. Gruppe von parallel verschalteten Batteriezellen 2, so wird der Vorteil einer hohen Packungsdichte kombiniert mit einem Erhalt der Flexibilität bezüglich der elektrischen Verschaltung.The use of different distances a1, a2 between
Soweit anwendbar, können alle einzelnen Merkmale, die in den Ausführungsbeispielen dargestellt sind, miteinander kombiniert und/oder ausgetauscht werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.As far as applicable, all individual features that are presented in the exemplary embodiments can be combined with one another and/or exchanged without departing from the scope of the invention.
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Zellhaltercell holder
- 1a1a
- Zellgruppecell group
- 1b1b
- Gruppenwandgroup wall
- 22
- Batteriezellebattery cell
- 2a2a
- GrundflächeFloor space
- 2b2 B
- Mantelflächelateral surface
- 33
- Gehäuseabschnitthousing section
- 44
- Kühlabschnittcooling section
- 55
- Verschaltungsabschnittinterconnection section
- 1010
- Halteabschnittholding section
- 1111
- Bodenfloor
- 11a11a
- Bodenöffnungbottom opening
- 1212
- SeitenwandSide wall
- 12a12a
- Kontaktflächecontact surface
- 12b12b
- Verformbarer KontaktabschnittDeformable contact section
- 100100
- Zellmodul cell module
- AA
- Zellachse/Axialrichtungcell axis/axial direction
- EE
- Entformungsrichtungdemolding direction
- KK
- Kontaktbereichcontact area
- RR
- Reihe Row
- aa
- Entformungswinkeldraft angle
- ββ
- Winkelangle
- a1a1
- Gruppeninterner ZellabstandGroup internal cell spacing
- a2a2
- Gruppenweiser ZellabstandGroupwise cell spacing
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
- US 2010/0136413 A1 [0004]US 2010/0136413 A1 [0004]
Claims (15)
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EP22717114.7A EP4309233A2 (en) | 2021-03-19 | 2022-03-21 | Cell holder for holding battery cells, and cell module |
CN202280022699.4A CN117015903A (en) | 2021-03-19 | 2022-03-21 | Battery holder for holding battery cells, and battery module |
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US20100136413A1 (en) | 2008-12-02 | 2010-06-03 | Tesla Motors, Inc. | Method and apparatus for the external application of battery pack encapsulant |
-
2021
- 2021-07-27 DE DE102021119484.9A patent/DE102021119484A1/en active Pending
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US20100136413A1 (en) | 2008-12-02 | 2010-06-03 | Tesla Motors, Inc. | Method and apparatus for the external application of battery pack encapsulant |
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